유기화학에 관하여

 

유기화학이라는 학문은 화학의 하위 분야로 유기화합물과 유기물질의 구조, 성질, 반응, 즉 탄소원자를 포함한 다양한 형태의 물질에 대한 과학적 연구를 포함합니다. 구조의 연구는 구조식을 결정합니다. 성질 연구에는 물리적, 화학적 성질과 그들의 거동을 이해하기 위한 화학 반응성 평가가 포함됩니다. 유기 반응 연구에는 자연 생성물, 약물, 폴리머의 화학 합성 및 실험실 내 개별 유기 분자 연구 및 이론적(insilico) 연구가 포함됩니다.

 

유기화학에서 연구되는 화학물질의 범위에는 탄화수소(탄소와 수소만을 포함하는 화합물)뿐만 아니라 탄소에 기반한 화합물도 포함되어 있습니다만, 특히 산소, 질소, 황, 인(많은 생화학물질에 포함됨)과 할로겐도 포함되어 있습니다. 유기 금속 화학은 탄소-금속 결합을 포함하는 화합물의 연구입니다.

 현대 연구는 랜턴을 포함한 다른 유기 금속을 포함한 유기 화학에 초점을 맞추고 있는데, 특히 전이 금속인 아연, 구리, 팔라듐, 니켈, 코발트, 티타늄 및 크롬에 초점을 맞추고 있습니다.

유기 화합물은 모든 지구상의 생명의 기초를 형성하고 알려진 화학 물질의 대부분을 구성합니다. 탄소의 결합 패턴은 그 가수가 4인 정식 단결합, 이중결합, 삼중결합과 더불어 비국재화 전자를 가진 구조체에 의해 유기화합물의 배열이 구조적으로 다양해지고 그 응용범위가 방대해집니다. 그것들은 의약품, 석유화학품, 농약을 포함한 많은 상업 제품의 기초를 형성하거나 그 구성 요소이며 윤활제, 용제, 플라스틱, 연료 및 폭발물을 포함한 그것들로부터 제조된 제품입니다. 유기화학의 연구는 유기금속화학과 생화학과 겹치지만 의약화학, 폴리머화학, 재료과학과도 겹칩니다

 

 

다음 화학의 역사를 살펴 봅니다.

18세기 이전에 화학자들은 생물로부터 얻는 화합물은 무기 화합물과 구별되는 생명력을 부여받았다고 일반적으로 믿었습니다. 바이탈리즘(생명력 이론)의 개념에 따르면 유기물은 '생명력'을 부여받았습니다.  19세기 전반에는 유기 화합물의 최초의 계통적 연구 중 일부가 보고되었습니다. 1816년경 미셸 체브를루는 다양한 지방과 알칼리로 만들어진 비누 연구를 시작했습니다. 그는 알칼리와 결합하여 비누를 제조한 산을 분리했습니다. 이들은 모두 개별 화합물이기 때문에 그는 다양한 지방(전통적으로 유기유래 지방)을 화학적으로 변화시켜 '생명력' 없이 새로운 화합물을 생성하는 것이 가능함을 실증했습니다. 1828년에 프리드리히 뵐러는 현재의 뵐러 합성이라고 불리는 무기계의 출발 물질(시안산 칼륨과 황산 암모늄염)에서 소변의 구성 성분인 유기화학 요소(카르바미드)를 생성했습니다. 웰러 자신은 바이탈리즘을 반증했다고 주장하는 것에 신중했지만, 생물학적(유기적) 출발 물질 없이 유기라고 생각되는 물질이 실험실에서 합성된 것은 이것이 처음이었습니다. 이 사건은 실제로 바이탈리즘의 교리를 반증하는 것으로 현재 일반적으로 받아들여지고 있습니다. 

웰러 이후 유스투스 폰 리빅은 유기화학 조직에 종사하며 그 주요 설립자 중 한 명으로 간주되고 있습니다. 

1856년 윌리엄 헨리 퍼킨은 키니네를 제조하려고 했고, 공교롭게도 현재의 퍼킨의 마우브로 알려진 유기 염료를 제조했습니다. 그의 발견은 경제적인 성공으로 널리 알려지게 되었고, 유기 화학에 대한 관심이 크게 높아졌습니다. 

유기화학의 중요한 돌파구는 1858년 프리드리히 아우구스트 케클레와 아치볼드 스콧 쿠퍼에 의해 독립적으로 개발된 화학구조의 개념이었습니다.  두 연구원은 4가 탄소 원자가 서로 연결해 탄소 격자를 형성할 수 있으며, 원자 결합의 상세한 패턴은 적절한 화학 반응의 숙련된 해석을 통해 식별할 수 있다고 제안했습니다. 

 

 

제약업계에서 유기화학을 이용한 시대는 19세기 마지막 10년에 독일 회사 바이엘이 아세틸살리실산(보다 일반적으로 아스피린으로 알려져 있음)을 처음 제조했을 때 시작되었습니다. 1910년까지 폴 에를리히와 그의 연구진은 매독의 첫 번째 효과적인 약물 치료로 비소 기반의 아르스페나민(살바르산)을 개발하기 시작했고, 그에 따라 화학 요법 의료 행위를 시작했습니다. 에리히는 '마법 탄환' 약의 개념과 약물 요법을 체계적으로 개선한다는 개념을 전파했습니다. 그의 연구소는 디프테리아의 항혈청 개발과 치료 혈청의 표준화에 결정적인 공헌을 했습니다. 



유기 반응과 응용의 초기 예는 행운과 예상치 못한 관찰에 대한 준비의 조합 때문에 종종 발견되었습니다. 그러나 19세기 후반에는 유기화합물에 대한 체계적인 연구가 이루어졌습니다. 합성 인디고의 개발은 예시적입니다. 식물 유래의 인디고 생산량은 아돌프 폰 베이어가 개발한 합성 방법 덕분에 1897년 19,000톤에서 1914년 1,000톤으로 감소했습니다. 2002년에는 17,000톤의 합성 쪽이 석유화학에서 산출되었습니다. 

20세기 초 폴리머와 효소는 큰 유기 분자로 밝혀졌고 석유는 생물학적 기원으로 밝혀졌습니다.

복잡한 유기 화합물의 다단계 합성은 토탈 합성이라고 불립니다. 복잡한 천연 화합물의 완전한 합성은 포도당과 테르피놀의 복잡성이 증가했습니다. 예를 들어 콜레스테롤 관련 화합물은 복잡한 인간 호르몬과 그들의 변형된 유도체를 합성하는 방법을 열고 있습니다. 20세기 들어 총합성의 복잡성이 높아지면서 리제르긴산이나 비타민B12와 같은 복잡성이 높은 분자가 포함되어 있습니다.

석유의 발견과 석유화학 산업의 발전이 유기화학의 발전을 촉진했습니다. 개별 석유화합물을 다양한 화학공정에 의해 화합물의 종류로 변환하는 것은 유기반응으로 이어져 플라스틱, 합성고무, 유기접착제 및 다양한 특성을 변경하는 석유첨가물 및 촉매를 포함한 (많은) 폭넓은 공산품 및 상업제품을 가능하게 했습니다.

생물에 발생하는 화학화합물의 대부분은 탄소화합물이기 때문에 유기화학과 생화학의 관계는 매우 밀접하여 생화학은 본질적으로 유기화학의 한 분야로 간주될 수 있습니다. 생화학의 역사는 약 4세기에 걸친 것으로 생각되지만, 이 분야에 대한 기본적인 이해는 19세기 후반에 시작되었을 뿐이고, 실제 생화학이라는 용어는 20세기 초에 만들어진 것입니다. 이 분야의 연구는 20세기 내내 증가했으며 증가율이 둔화될 징후는 보이지 않았습니다. 이는 1920년대에 단일 연간으로 시작된 BIOSIS Previews나 Biological Abstracts와 같은 추상화나 색인화 서비스 검사에 의해 검증될 수도 있습니다, 그러나 매우 급격하게 성장하여 20세기 말까지는 온라인 전자 데이터베이스로서 일상적인 사용자만이 이용할 수 있게 되었습니다. [19]

특징
유기화합물은 혼합물로서 존재하는 경우가 많기 때문에 순도를 평가하기 위한 다양한 기술도 개발되고 있습니다. 크로마토그래피 기술은 이 용도에 특히 중요하며 HPLC와 가스크로마토그래피도 포함됩니다. 전통적인 분리 방법에는 증류, 결정화, 증발, 자기 분리, 용매 추출 등이 있습니다.

유기화합물은 전통적으로 '습식법'이라고 불리는 다양한 화학시험에 의해 특징지어졌지만, 그러한 시험은 분광법이나 다른 컴퓨터 집약적인 분석방법에 의해 크게 대체되어 왔습니다. [20] 유용성의 개략 순으로 기재되어 있으며, 주요 분석방법은 다음과 같습니다:

핵자기공명(NMR) 분광법은 가장 일반적으로 사용되는 기술로, 종종 상관 분광법을 사용한 원자 연결성과 입체 화학의 완전한 할당을 가능하게 합니다. 유기화학의 주요 구성원자인 수소와 탄소는 NMR 응답성 동위원소, 각각 1H와 13C로 자연적으로 존재합니다.
요소 분석은 다음과 같습니다: 분자의 원소 조성을 결정하는 데 사용되는 파괴적인 방법입니다. 질량 분석도 아래에 있습니다.
질량 분석은 화합물의 분자량과 단편화 패턴에서 그 구조를 나타냅니다. 고분해능 질량 분석은 보통 화합물의 정확한 식을 식별할 수 있으며 원소 분석 대신 사용됩니다. 이전에는 질량 분석이 어느 정도의 휘발성을 나타내는 중성 분자로 제한되었지만, 고도의 이온화 기술을 통해 실질적으로 임의의 유기 화합물의 '질량 스펙'을 얻을 수 있습니다.